DE2757772A1

DE2757772A1 - Vorrichtung zum zonenschmelzen von polykristallinen halbleiterstaeben

Info

Publication number: DE2757772A1
Application number: DE19772757772
Authority: DE
Inventors: John William Burd; Kedar Prasad Gupta; Bobbie Dean Stone; William Francis Tucker
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1976-12-27
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1978-06-29
Also published as: FR2374951B1; DK578177A; FR2374951A1; US4201746A; GB1575670A; BE862259A; CA1101316A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR nncnnn*

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PATENTANWÄLTE

8 MÖNCHEN 86, POSTFACH 8602 45

Anwaltsakte 28 722 23. Dezember 1977

MONSANTO COMPANY, St. LOUIS, MISSOURI / USA

Vorrichtung zum Zonenschmelzen von polykristallinen Halbleiterstäben

19-21-0264A GW

-Ansprüche-

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t (089) 9» 82 72 8 Manchen 80, MMMtkireDentnSe 45 Banken: Bayerische Vereiosbank MBachea 453100

987043 Telegramme: BERGSTAPFPATENT MonCBen Hrpo-Buik München 3892623

983310 TELEX: 0524560 BQtO d PoiUcheck München 65343-808

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen von polykristallinen Halbleiterstäben zur Herstellung von monokristallinen Halbleiterstäben und schafft insbesondere Verbesserungen dieser Vorrichtung, welche die Behandlung von Stäben mit größerem Durchmesser und größerer Länge erlauben, ohne daß die Gesamthöhe der Vorrichtung unzweckmäßig groß wird.

Übliche Vorrichtungen zum Zonenschmelzen weisen eine Induktionsheizkammer auf. Ein Stabhalter zum Halten eines zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes gelangt in die Kammer von oben hinein. Ein Keimkristallhalter zum Halten eines Halbleiter-Keimkristalls gelangt in die Kammer von unten hinein. Die Kammer weist eine Tür mit einem Fenster auf, welches erforderlich ist, damit die Bedienungsperson den Zonenschmelzvorgang insbesondere anfänglich beobachten kann, wenn der Keimkristall an das geschmolzene Ende des Halbleiterstabes angeschmolzen wird.

In einer typischen Vorrichtung kann ein polykristalliner Halbleiterstab in der Größenordnung von 110 cm Länge behandelt werden. Ein solcher Stab wird mit seinem oberen Ende an dem Stabhalter angebracht, während an dem Keimkristallhalter ein Keimkristall mit einem Durchmesser von 6 mm befestigt wird. Eine schwere Hochfrequenz-Induktions-

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heizspule geeigneter Gestalt wird nahe der Mitte der Induktionsheizkammer angeordnet. Die Kammer wird gereinigt und dann entweder evakuiert oder mit einem Inertgas, wie Argon, gefüllt. Der Stabhalter und der Stab werden nach unten bewegt, so daß das freie Ende des Stabes sich der Hochfrequenz-Induktionsheizspule nähert. Das untere oder freie Ende des Halbleiterstabes wird von der Hochfrequenzspule aufgeheizt und geschmolzen, bis ein gut geschmolzener Tropfen aus dem Halbleitermaterial gebildet ist. Dann bewegen sich der Keimkristall und der Keimkristallhalter nach oben zu dem geschmolzenen Ende des Stabes innerhalb der Heizzone der Hochfrequenzspule. Der Keimkristall schmilzt und wird weggezogen, damit ein Konus an dem geschmolzenen Ende des Halbleiterstabes erzeugt wird. Danach wird die Schmelzzone den Stab entlang nach oben bewegt, indem sowohl der Stab wie auch der Keimkristall nach unten bewegt werden. Durch die Relativbewegung zwischen dem Keimkristallhalter und dem Stabhalter wird der Durchmesser des behandelten monokristallinen Halbleiterstabes gesteuert und zusätzlich können der Stabhalter und der Keimkristallhalter unabhängig voneinander während ihrer Abwärtsbewegung relativ zu der Induktionsheizkammer gedreht werden.

Damit der Halbleiterstab geschmolzen wird, ist die erforderliche Hochfrequenzleistung beträchtlich. Verluste werden dadurch minimiert, daß der Abstimmkreis gerade außerhalb

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der Induktionsheizkammer in derselben Höhe wie die Hochfrequenzspule angeordnet wird. Dies erlaubt es, die Leistungsleitungen zwischen dem Abstimmkreis und der Hochfrequenzspule in Form eines Koaxialkabels so kurz wie möglich zu machen.

Die Mindesthöhe üblicher Zonenschmelzvorrichtungen liegt bei wenigstens dem Vierfachen und häufig dem Fünffachen der Länge des zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes. Die Induktionsheizkammer selbst muß zweimal so lang wie der Stab sein, damit die volle Bewegung des Stabes durch die Hochfrequenzspule möglich ist. Der Stabhalter und der Keimkristallhalter müssen jeweils auf einen Hub ausgelegt sein, welcher wenigstens der Länge des Stabes entspricht.

Da der Startzeitraum bei einem Zonenschmelzvorgang sehr lang ist und die dauernde Beobachtung durch einen sehr geübten Experten erfordert, wurden bestimmte Anstrengungen unternommen, immer größere Stäbe zu behandeln. Jedoch führt die dazu erforderliche Gesamthöhe der Zonenschmelzvorrichtung zu einem ernsthaften Problem. In einigen Fällen müßte die Höhe des Gebäudes, in welchem die Vorrichtung untergebracht ist, vergrößert werden, ein Aufwand, der übermäßig hoch erscheint. Außerdem werden schlanke Strukturen seitlich unstabil, wodurch ernsthafte Probleme der Abstützung und der Abmessungsstabilität auftreten.

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Eine mögliche Lösung besteht darin, die Hochfrequenz-Induktionsheizspule anstelle des HalbleiterStabes zu bewegen.Bei einer derartigen Lösung könnte die Induktionsheiζkammer wenigstens theoretisch etwas länger gemacht werden als der zu behandelnde Stab. Die Kammer würde länger sein müssen als der Stab, damit die Startposition der Hochfrequenzspule im Gesichtsfeld der Bedienungsperson liegt und der Stabhalter und Keimkristallhalter untergebracht sind, wobei auch jeder zusätzliche Bewegungsraum vorgesehen sein muß, der für den Behandlungsprozess erforderlich ist. Wenngleich diese Lösung zunächst annehmbar erscheint, muß berücksichtigt werden, daß für das Schmelzen von Halbleiterstäben größeren Durchmessers eine sehr hohe Leistung und eine sehr hohe Frequenz (von 2 bis 4 Megahertz) durch die Induktion der Heizspule in den Stab eingebracht werden muß. Dies bedeutet, daß bei einer beweglichen Hochfrequenzspule ein schweres flexibles Koaxialkabel oder eine andere anwendbare Einrichtung verwendet werden müssen, um den Abstimmkreis mit der Hochfrequenzspule zu verbinden. Dieser Aufwand und andere Probleme, insbesondere große Leistungsverluste und die Möglichkeit von Funkenschlägen im Koaxialkabel läßt eine solche Lösung des Problems sehr unantraktiv erscheinen. Selbst unter den besten Bedingungen führen die Kabel, welche zur Führung des für die Hochfrequenzspule erforderlichen Stroms erforderlich sind, üblicherweise zu einem Leistungsverlust von 30 bis 50%, wobei diese Zahlen mit den verwendeten elektrischen

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Kreisen und der Maschinenauslegung schwanken können.

Gemäß der Erfindung ist die Zonenschmelzvorrichtung mit einer Induktionsheizkammer versehen, deren Längsabmessung nicht von der Länge des zu behandelnden Stabes abhängig ist, vielmehr nur durch die räumlichen Unterbringungsbedingungen für die Hochfrequenzspule und die zugehörigen, innerhalb der Kammer unterzubringenden Einrichtungen, den Sichtraum für die Bedienungsperson und die Heizwirkung auf die Struktur oberhalb und unterhalb der Kammer begrenzt ist. Spezifischer gesagt wird wie in der konventionellen Vorrichtung der Halbleiterstab bewegt und die Hochfrequenzspule stationär gehalten. Jedoch erstreckt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung der Halbleiterstab anfänglich über die Induktionsheizkammer nach oben und am Ende des Behandlungsvorganges nach unten hinaus. Ein oberer Metallfaltenbalg erstreckt sich von der Oberseite des Stabhalters zur Oberseite der Kammer. Ein ähnlicher unterer Metallfaltenbalg erstreckt sich von der Unterseite des Keimkristallhalters zum Boden der Kammer. Die beiden Faltenbälge bilden auf diese Weise den Arbeitsraum und sind beide gasdicht und vakuumdicht. Eine teleskopierende Gruppe von Stahlzylindern sind innerhalb des unteren Faltenbalges angeordnet, damit der untere Faltenbalg gegen jedwedes geschmolzenes Halbleitermaterial geschützt ist, welches aus der Schmelzzone heruntertropft. Die Länge der zusammengeschobenen teleskopierenden Zylinder

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entspricht der Länge des zusammengeschobenen Faltenbalges. Jeder Faltenbalg endet in einem Flansch, der an die Induktionsheizkammer angeflanscht ist. Die Flanschbolzen können leicht für die Einführung und das Herausnehmen des Halbleiterstabes gelöst werden.

Zusätzlich wird durch die Erfindung die Anwendung von nicht verschleißenden magnetischen Flüssigkeits-Dichtungen einbezogen, welche in Verbindung mit den oberen und unteren Achsstangen, d.i. dem Halbleiterstab und dem Keimkristallhalter, verwendet werden. Die nicht verschleißenden magnetischen Flüssigkeitsdichtungen werden nur als Drehdichtungen eingesetzt, so daß derartige Dichtungen nicht geeignet sind für konventionelle Zonenschmelzvorrichtungen, bei welchen die Achsstangen relativ zu den Dichtungen sowohl translatorische als auch drehende Bewegungen durchführen. In Schmelzvorrichtungen, bei welchen Faltenbälge angewandt werden, bewegen sich die Achsstangen-Dichtungen zusammen mit der Achsstange ohne translatorische Relativbewegung nach oben und unten. Die Bewegung der Achsstange wird erreicht durch Zusammenschieben und Auseinanderziehen der Faltenbälge, so daß die Relativbewegung der Achsstange relativ zu der Dichtung eine reine Drehbewegung ist.

Gebräuchliche Dichtungen in gebräuchlichen Zonenschmelzvorrichtungen bestehen entweder aus O-Ringen oder aus Teflon-

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dichtungen, welche mit Kohlenstoff imprägniert und federnd vorgespannt sind. Bei O-Dichtungen wird die Achsstange zu stark auf Torsion beansprucht, was zu rupfenden Bewegungen führen kann und sogar zu Erschütterungen und Vibrationen während des Wachstumsvorgangs der Kristalle führen kann. Um ein hohes Vakuum mit diesen Dichtungen zu erzielen,wird üblicherweise ein monomolekularer Film aus vakuumdichtem Fett in Verbindung mit den O-Ringen angewendet. Jede Art von möglicherweise verwendetem Fett gelangt endlich in die Zonenschmelzkammer und bildet zu entsprechenden Zeiten eine Verunreinigung. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß bei der Verwendung kleiner Silikonspäne, von welchen die O-Ringflächen durchsetzt werden, deren Wirksamkeit für eine gute Abdichtung sinkt. Federnd vorgespannte Teflondichtungen führen zu ähnlichen Problemen. Potentionelle Probleme ergeben sich beim Umschalten der Maschine vom Vakuumbetrieb auf Gasbetrieb. Dies liegt daran, daß für diese Dichtungen unter diesen beiden Bedingungen unterschiedliche Auslegungskriterien maßgeblich sind.

Auf der anderen Seite sind magnetische Dichtungen ausgezeichnet verwendbar sowohl für Vakuum als auch für die Abdichtung gegen positive Drücke, ohne daß bei der Umschaltung von der einen Umgebungsbedingung auf die andere irgendwelche Anpassungen vorzunehmen sind. Sie üben keinerlei Torsionskräfte auf die Achswellen auf, weil keine radialen

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Kräfte und ümfangskräfte auftreten. Das Abdichten wird durch die magnetische Flüssigkeit bewerkstelligt, welche keine Drücke ausübt. Da die Flüssigkeit an derselben Stelle stehen bleibt und nicht nach oben und unten sich auf der Achswelle verteilt, ergibt sich keine Verunreinigung. Selbst in dem Fall, wenn kleine Silikonspäne in die Flüssigkeit eintreten, wird deren Wirksamkeit nicht merklich verringert.

Zur Beschickung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der obere Faltenbalg voll ausgezogen, damit der Stabhalter in seiner obersten Position über der Induktionsheizkammer angeordnet ist. Der obere Faltenbalg wird dann von der Kammer abgeflanscht und von unten nach oben zusammengeschoben, so daß der Halbleiterstab an dem Stabhalter derart befestigt werden kann, daß sein unteres oder freies Ende gerade in die Heizkammer hineinragt. Der obere Faltenbalg wird dann auseinandergezogen und wieder an der Oberseite der Kammer befestigt. In einem ähnlichen Vorgang wird der Halbleiter-Keimkristall an dem Keimkristallhalter befestigt. Wenn ein-

der

mal der untere Faltenbalg am BodeniInduktionsheizkammer befestigt ist, wird der untere Faltenbalg nach oben zusammengeschoben, so daß der Keimkristall sich in einer Position befindet, von der aus der Zonenschmelzvorgang beginnen kann. Während des Zonenschmelzverfahrens werden der Stabhalter und der Keimkristallhalter nach unten bewegt, wodurch der obere Faltenbalg zusammengeschoben und der untere Falten-

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balg auseinandergezogen werden. Am Ende des Behandlungsvorganges wird der untere Faltenbalg vom Boden der Heizkammer abgeflanscht und nach unten zusammengeschoben, wodurch ein einfacher Zugang zu dem behandelten monokristallinen Halb«- leiterstab geschaffen ist, der dann von dem Keimkristallhalter abgenommen wird.

Zusammenfassend bestehen somit die erfindungsgemäß erzielten Verbesserungen für eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen von polykristallinen Halbleiterstäben zur Herstellung von monokristallinen Halbleiterstäben in den folgenden Merkmalen. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine induktive Heizkammer angewendet, deren Längsabmessung unabhängig von der Länge des polykristallinen HalbleiterStabes ist, der behandelt werden soll. Die Längsabmessung der Induktionsheizkammer ist nur beschränkt durch die räumlichen Bedingungen zur Unterbringung der Hochfrequenz-Induktionsheizspule und der zugehörigen, in der Kammer unterzubringenden Einrichtungen, den für die Bedienungsperson erforderlichen Sichtraum, damit sie den Zonenschmelzvorgang beobachten kann, und die Heizwirkung auf die Strukturen über und unter der Kammer. Ein erster und ein zweiter gasdichter Faltenbalg sind vorgesehen, welche den Stabhalter bzw. den Keimkristallhalter umgeben. Das eine Ende jedes der Falten>bälge ist lösbar und abdichtend an der Induktionsheizkammer befestigt, während das andere Ende der Faltenbälge an der

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Rückseite des Stabhalter bzw. des Keimkristallhalters befestigt ist. Die Rückseite des Stabhalters oder Keimkristallhalters umfaßt eine gasdichte magnetische Flüssigkeitsdichtung zur Erzielung einer dynamischen Dichtung zwischen der Kammer und den Antriebseinrichtungen. Diese Faltenbälge dehnen sich aus und schieben sich zusammen mit der Relativbewegung des Stangenhalters und des Keimkristallhalters zu der Induktionsheizkammer. Außerdem kann bei von der Induktionsheizkammer weggefahrenem Stabhalter der erste Faltenbalg von der Kammer gelöst und zusammengeschoben werden, damit die Anbringung eines zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes am Stabhalter begünstigt ist, und wenn der Behandlungsvorgang abgeschlossen und der Keimkristallhalter von der Kammer weggefahren ist, kann der zweite Faltenbalg von der Kammer gelöst und dann zusammengeschoben werden, damit das Herausnehmen des behandelten monokristallinen Stabes aus dem Stabhalter begünstigt ist. Damit der untere Faltenbalg gegen geschmolzenes Halbleitermaterial geschützt ist, sind innerhalb des Faltenbalges konzentrisch zu diesem eine Mehrzahl von Teleskop-Metallzylindern angeordnet.

Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen im folgenden erläutert, die aus der Zeichnung ersichtlich sind. In der Zeichnung zeigt:

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Fig. 1 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei der obere Faltenbalg voll auseinandergezogen und der untere Faltenbalg voll zusammengeschoben sind, wie es am Beginn des Behandlungsvorganges der Fall ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt der Vorrichtung gemäß der Erfindung in der Stellung am Ende des Behandlungsvorganges, wo der obere Faltenbalg voll zusammengeschoben und der untere Faltenbalg voll auseinandergezogen sind,

Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei der Verfahrmechanismus deutlicher gezeigt ist,

Fig. 4 eine Teilseitenansicht des oberen Teils der Vorrichtung zur Erläuterung der Stellung des oberen Faltenbalges für das Einführen eines zu behandelnden Halbleiterstabes,

Fig. 5 einen Teilschnitt des unteren Teils der Vorrichtung, wobei die schützenden Teleskopzylinder innerhalb des unteren Faltenbalges gezeigt sind,

Fig. 6 einen Teilschnitt der Stabhalterbasis und der zwischen der Kammer und dem Drehantrieb des Stabhalters ange-

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ordneten gasdichten Magnetflüssigkeitsdichtung des Stabha11er s, und

Fig. 7 einen Teilschnitt der gasdichten Magnetflüssigkeitsdichtung der Stab- oder Keimkristallhalter-Antriebswelle.

Einander entsprechende Teile sind in der Zeichnung mit denselben Bezugszeichen versehen. Der Rahmen der Vorrichtung weist eine Bodenplatte 10, eine obere Platte 11 und vier Stützstangen 12, 13, 14 und 15 auf, wie beispielsweise in den Fig. 1 und 3 gezeigt. Eine Induktionsheizkammer 16 ist fest an den Stützstangen nahe der Mitte zwischen der Basisplatte 10 und der oberen Platte 11 angeordnet. Die Induktionsheizkammer 16 ist definiert durch eine Deckplatte 17 mit einer Öffnung, einem Boden 18 mit einer Öffnung und einer Seitenwand 19. Die Deckplatte 17 und der Boden 18 sind im wesentlichen identisch ausgebildet und im allgemeinen rechteckig und fest an den Stützstangen 12, 13, 14 und 15 befestigt. Der Abstand zwischen der Deckplatte 17 und dem Boden 18 ist verhältnismäßig klein und bestimmt durch mechanische Auslegungsbedingungen, welche später noch deutlicher beschrieben werden. Die Seitenwand 19 ist im allgemeinen zylindrisch und weist nach außen vorstehende Flansche an beiden Enden auf. Diese Flansche sind an der

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Deckplatte 17 und der Bodenplatte 18 unter Ausbildung einer gasdichten Dichtung befestigt. Dies kann durch Schweißen, Verflanschen unter Verwendung einer Dichtung oder durch andere gebräuchliche Mittel geschehen. An der Vorderseite der Vorrichtung ist die Seitenwand 19 mit einem durchsichtigen Fenster 20 versehen, damit die Bedienungsperson den Zonenschmelz Vorgang beobachten kann.

Zwei Führungsstangen 21 und 22 sind in der Basisplatte und der oberen Platte 11 gelagert. Alternativ kann jede Führungsstange 21 und 22 geteilt sein, so daß Führungsstangen 21a und 22a in der Basisplatte 10 und dem Boden der Induktionsheizkammer 16 gelagert sind, während Führungsstangen 21b und 22b in der oberen Platte 11 und der Deckplatte 17 der Induktionsheizkammer 16 gelagert sind. Ein Stabhalterwagen 23 ist auf den Führungsstangen 21 und 22 gleitend befestigt. Der Wagen 23 weist eine Fahrplatte mit darin abgestützten Lagern 25 und 26 auf, durch welche die Führungsstangen 21 und 22 hindurchlaufen. Ein sich nach unten öffnender Stütztopf 27 weist einen nach außen vorstehenden Flansch auf und ist in einer Öffnung in der Fahrplatte 24 derart befestigt, daß das geschlossene Ende des Stütztopfes 27 mit der oberen Fläche der Fahrplatte 24 abschließt. Ein Elektromotor 28 ist zentral auf der oberen Außenfläche des Stütztopfes 27 befestigt. Die Welle des Elektromotors 28 ragt in den Stütztopf 27 hinein. An der

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Welle ist ein Stabhalter 29 befestigt. Der Stütztopf 27 und der Elektromotor 28 sind derart abgedichtet, daß sie eine gasdichte Struktur bilden. Der Stabhalter 29 ist an seinem untersten Ende mit einer geeigneten Ausrüstung 30 zum Greifen oder Halten eines HalbleiterStabes versehen, der behandelt werden soll.

Die öffnung in der Deckplatte 17 der Induktionsheizkammer 16 ist ausgestattet mit einem kurzen zylindrischen Anschlußstück 31, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der öffnung in der Deckplatte 17 entspricht. Dieses Anschlußstück 31 ist fest an der Innenfläche der öffnung in der Deckplatte 17 beispielsweise durch Schweißen, Verflanschen oder dergleichen befestigt, um eine gasdichte Abdichtung zu schaffen. Das Anschlußstück 31 erstreckt sich nach oben über die Induktionsheizkammer hinaus und ist mit einem nach außen vorstehenden Flansch ausgestattet. Dieser Flansch paßt auf eine Faltenbalg-Fahranordnung 32, welche eine Fahrplatte 33 und abgestützte Lager 34 und 35 aufweist, durch welche die Führungsstangen 21 und 22 hindurchlaufen. Die Fahrplatte 33 ist an den Flansch des Anschlußstücks 31 angebolzt und eine gasdichte Abdichtung ist von einem zusammengedrückten O-Ring geschaffen. Ein metallischer Faltenbalg 36 ist mit seinem unteren Ende an die Fahrplatte 33 und mit seinem oberen Ende an einen Ring 37 angeschlossen,

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welcher auf den auswärts vorstehenden Flansch des Stütztopfes 27 paßt. Der Ring 37 kann dauernd an den nach außen vorstehenden Flansch des Stütztopfes 27 durch Schweißen angeschlossen sein. Vorzugsweise sind jedoch der Ring 37 und der nach außen vorstehende Flansch des Stütztopfes 27 unter Verwendung einer gasdichten Dichtung wie ein zusammengepreßter O-Ring, zusammengeflanscht, so daß der Faltenbalg 36 erforderlichenfalls abgenommen und ausgewechselt werden kann.

Eine ähnliche Struktur ist für den Bodenteil der Vorrichtung vorgesehen. Spezieller ist ein Keimkristallhalter-Wagen 38 auf den Führungsstangen 21 und 22 gleitend befestigt. Der Keimkristallhalter-Wagen 38 weist eine Fahrplatte 39 mit darin abgestützten Lagern 40 und 41 auf, durch welche die Führungsstangen 21 und 22 hindurchlaufen. Ein Stütztopf 42 ist innerhalb einer Öffnung in der Fahrplatte 39 so befestigt, daß er sich nach oben öffnet. Der Stütztopf 42 ist mit einem nach außen vorstehenden Flansch versehen und innerhalb der Öffnung der Fahrplatte 39 so befestigt, daß das geschlossene Ende des Stütztopfes 42 mit der unteren Fläche der Fahrplatte 3 9 abschließt. Ein Elektromotor 43 ist an der Außenfläche des geschlossenen Endes des Stütztopfes 42 befestigt, wobei die Welle des Elektromotors 43 in den Stütztopf 42 hineinragt. Auch der Stütztopf 42 und der Elektromotor 43 sind abgedichtet, so daß eine gasdichte Struktur erhalten ist. An der Welle des

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Elektromotors 43 ist ein KeimkriStallhalter 44 befestigt. Der Keimkristallhalter 44 ragt nach oben und ist an seinem obersten Ende mit einer Ausrüstung 45 zur Anbringung eines Halbleiter-Keimkristalls ausgestattet.

Die Öffnung im Boden 18 der Induktionsheizkammer 16 ist mit einem zylindrischen Anschlußstück 46 versehen, welches einen Außendurchmesser hat, der dem Innendurchmesser der öffnung im Boden 18 entspricht. Das Anschlußstück 16 ist an die Innenfläche der Öffnung im Boden 18 unter Ausbildung einer gasdichten Dichtung angeschweißt, angeflanscht oder dergleichen. Das Anschlußstück 46 erstreckt sich nach unten bis außerhalb der Induktionsheizkammer 16 und weist einennach außen vorstehenden Flansch auf, welcher auf einen unteren Faltenbalg-Wagen 47 paßt, der eine Fahrplatte 48 und abgestützte Lager 49 und 50 aufweist, durch welche die Führungsstangen 21 und 22 hindurchlaufen. Die Fahrplatte 48 ist an den nach außen vorspringenden Flansch des Anschlußstücks 46 angeflanscht, wobei eine gasdichte Abdichtung mittels eines zusammengepreßten O-Rings vorgesehen ist. Das eine Ende des Faltenbalges 51 ist an der Fahrplatte 48 befestigt, während sein anderes Ende an einem Ring 42 befestigt ist, der an den nach außen vorstehenden Flansch des Stütztopfes 42 angeflanscht ist, wobei eine gasdichte Abdichtung mit Hilfe eines zusammengepreßten O-Ringes vorgesehen ist.

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Zur Beschickung mit einem zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstab wird der Stabhalterwagen 23 entlang der Führungsstangen 21 und 22 zu seiner höchsten Stellung angehoben. Dies wird bewerkstelligt mittels des Verfahrmechanismus, der in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. An der oberen Platte 11 ist eine Leitspindel 53 mit ihrem einen Ende drehbar gelagert, deren anderes Ende in der Deckplatte 17 der Induktionsheizkammer 16 drehbar gelagert ist. Die Spindel 23 läuft durch die Fahrplatte 33 des Faltenbalgwagens 32 hindurch, greift jedoch nicht in sie ein. Jedoch ist die Fahrplatte 24 des Stabhalterwagens 23 mit einer Spindelmutter 54 ausgestattet, durch welche die Spindel 53 hindurchläuft. Das obere Ende der Spindel 53 ist mit einer Riemenscheibe 55 ausgestattet, welche unter Antreiben der Spindel mittels eines Riemens 56 gedreht wird, der eine Antriebsscheibe 57 umschlingt. Die Antriebsscheibe 57 ist an einer Welle befestigt, welche aus dem Getriebe 58 herausragt, das seinerseits von einem Elektromotor 59 angetrieben wird, der an der oberen Platte 11 befestigt ist.

Wenn einmal der Stabhalterwagen 23 in seine oberste Stellung bewegt ist, kann die Faltenbalg-Fahrplatte 33 von dem Flansch des Anschlußstücks 31 abgeflanscht werden, so daß der Faltenbalg 36 zusammenfahren kann und den Stabhalter 29 freigibt. Um dies zu erreichen ist ein Hydraulikmotor 60

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vorgesehen, der an den Stützstangen 13 und 15 befestigt ist. Der Hydraulikmotor 60 ist zentral zwischen den Stützstangen 13 und 15 und, was wichtiger ist, zentral zwischen den Führungsstangen 21 und 22 angeordnet. Wie gezeigt ist der Hydraulikmotor 60 ein Hubmotor gebräuchlicher Gestaltung mit einem Zylindergehäuse 61, in welchem ein (nicht gezeigter) Kolben aufgenommen ist. Der Kolben bewegt sich nach unten oder oben innerhalb des Zylinders 61 unter der Steuerung einer pneumatischen oder hydraulischen Arbeitsmittelquelle, wie dies bekannt ist. Die Enden des Zylinders 61 sind mit Endkappen 62 und 63 abgedichtet, von welchen Riemenscheiben 64 und 65 getragen sind. Ein Kabel 66, welches mit beiden Enden am Kolben innerhalb des Zylinders 61 befestigt ist, läuft durch die Dichtungen in den Endkappen 62 und 63 und um die Riemenscheiben 64 und 65. Ein Mxtnehmeranschluß 67 ist einerseits am Kabel 66 und andererseits an dem Faltenbalgwagen 32 befestigt. Wenn daher sich der Kolben in dem Zylinder 61 nach unten bewegt, umläuft das Kabel 66 die Riemenscheiben in Richtung des Uhrzeigersinns, wodurch der Faltenbalg 36 zusammengeschoben wird.

In der aus Fig. 4 ersichtlichen Stellung des Stabhalterwagens 23 und des Faltenbalgs 36 kann ein zu behandelnder polykristalliner Halbleiterstab in die Vorrichtung eingebracht werden. Dies erfolgt durch die Befestigung des einen Endes des Stabes 68 in der Ausrüstung 30 am Ende des Stabhalters 29, so daß das freie Ende des Stabes gerade in die Induktionsheizkammer 16 hineinragt, wie aus Fig. 1 ersicht-

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lieh. Wenn einmal der Stab 68 am Stabhalter 29 mittels der Ausrüstung 30 festgelegt ist, kann der Faltenbalg 36 durch Betätigung des Hydraulikmotors 60 wieder soweit auseinandergezogen werden, daß die Faltenbalg-Fahrplatte 33 an den nach außen vorstehenden Flansch des Anschlußstückes 31 angeflanscht werden kann. Ähnlich wird der Keimkristall 74 in der Ausrüstung 45 am Ende des Keimkristallhalters 44 angebracht. Ein hydraulischer Hubmotor 80 fährt den Faltenbalg 51 zusammen, wonach der Keimkristall einfach angebracht werden kann. Der Faltenbalg 51 kann durch Betätigung des Hydraulikmotors 80 wieder auseinandergezogen werden, so daß die Faltenbalg-Fahrplatte 48 an den nach außen vorstehenden Flansch des Anschlußstückes 46 angeflanscht werden kann.Wenn einmal eine gasdichte Abdichtung hergestellt ist, wird das Volumen innerhalb der Induktionsheizkammer 16 und der Faltenbälge 36 und 51 mit Inertgas wie Argon gespült, wenn der Schmelzvorgang unter Schutzgas abläuft, oder für eine Vakuumbehandlung evakuiert. Für eine Gasbehandlung wird das Volumen innerhalb der Kammer 16 und der Faltenbälge 36 und 51 mit einem Inertgas wie Argon gefüllt. Um dies zu erreichen, ist aus Fig. 3 eine Leitung 69 ersichtlich, welche mit dem Innenraum der Induktionsheizkammer 16 am einen Ende in Verbindung steht und mit ihrem anderen Ende an eine Vakuumpumpe 70 angeschlossen ist. Es können auch andere Leitungen und Ventilmechanismen für die Induktionsheizkammer 16 im erforderlichen Fall vorgesehen werden, was jedoch in der Zeichnung

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- 29 aus Anschaulichkeitsgründen nicht gezeigt ist.

Innerhalb der Induktionsheizkammer 16 ist eine Hochfrequenz-Induktionsspule 51 geeigneter Gestalt untergebracht. Diese Induktionsheizspule 71 ist innerhalb der Kammer 16 zentral angeordnet und axial auf den Stabhalter 29 und den Keimkristallhalter 44 ausgerichtet. Die Hochfrequenz-Induktionsheizspule 71 ist mittels eines elektrischen Anschlusses 72, der in die Induktionsheizkammer 16 hineinragt, an einen Abstimmkreis angeschlossen, welcher in dem Gehäuse 73 untergebracht ist. Das Gehäuse 73 ist an der unteren Fläche der Deckplatte 17 der Induktionsheizkammer 16 befestigt, davon jedoch elektrisch isoliert.

Zu Beginn des Behandlungsvorganges wird der Stabhalterwagen 23 nach unten bewegt, so daß das freie Ende des Stabes 68 im Bereich der Hochfrequenz-Heizspule 71 liegt. Durch die Spule 71 wird das freie Ende des Stabes induktiv geheizt und unter Ausbildung eines geschmolzenen Tropfens geschmolzen. Dies wird von dem Bedienungsmann durch das Fenster 20 der Kammer 16 hindurch beobachtet, welcher veranlaßt, daß der Keimkristallhalter-Wagen 38 sich nach oben bewegt, so daß ein Keimkristall 74, welches in der Ausrüstung 45 am Ende des Keimkristallhalters 44 angebracht ist, mit dem geschmolzenen Tropfen an dem Ende des Stabes 68 verschmilzt.

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Der Mechanismus zum Bewegen des Keimkristallhalter-Wagens 38 ist identisch zu dem Mechanismus zum Bewegen des Stabhalter-Wagens 23 und aus Fig. 3 ersichtlich; er weist eine Leitspindel 75 auf, welche durch eine Spindelmutter 76 in der Fahrplatte 3 9 hindurchläuft. Die Leitspindel 75 wird über eine Riemen-Getriebeübersetzung 78 von einem Elektromotor 77 angetrieben, welcher auf der Basisplatte 10 abgestützt ist.

Wenn einmal der Keimkristall 74 mit dem geschmolzenen Tropfen an dem Ende des Stabes 68 verschmolzen ist, werden sowohl der Stabhalterwagen 23 als auch der Keimkristallhalter-Wagen 38 fortschreitend nach unten bewegt, so daß der Stab 68 nach unten durch die Hochfrequenz-Induktionsheizspule läuft, wodurch die Schmelzzone entlang dem Stab 68 nach oben wandert. Der Stabhalterwagen 23 und der Keimkristallhalterwagen 39 können mit unterschiedlicher oder gleicher Geschwindigkeit bewegt werden und der Stabhalter 28 und der Keimkristallhalter 44 können über den Elektromotor 28 bzw. 43 gedreht werden. Wenn entweder der Stabhalterwagen oder der Keimkristallhalterwagen seine unterste Stellung erreicht hat, wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Behandlungsvorgang abgeschlossen. Nach einer für das Abkühlen des nun behandelten monokristallinen Halbleiterstabes 79 hinreichenden Zeit kann dieser aus der Vorrichtung herausgenommen werden. Um dies zu bewerkstelligen wird die untere Faltenbalg-Fahrplatte 48 von

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dem Flansch des Anschlußstücks 47 abgeflanscht und der Faltenbalg 51 wird zusammengefahren. Ein hydraulischer Hub-

wie

motor 80, welcher ähnlichider Hydraulikmotor 60 ausgebildet ist, ist zum Zusammenfahren und Auseinanderziehen des Faltenbalges 51 vorgesehen, wenn der Keimkristallhalterwagen 39 sich in seiner untersten Stellung befindet. Der Faltenbalg 51 wird daher in derselben Weise zusammengefahren, wie der Faltenbalg 36 gemäß der Erläuterung in Fig. 4 zusammengefahren wird. Bei zusammengefahrenem Faltenbalg 51 kann der behandelte monokristalline Halbleiterstab 79 leicht aus der Vorrichtung herausgenommen werden.

Es ist nun ersichtlich, daß die Längsabmessung der Induktionsheizkammer 16 vollständig unabhängig von der Länge des zu behandelnden HalbleiterStabes ist. Anstatt eine Längsabmessung zu haben, welche dem Zweifachen der Länge des zu behandelnden Stabes entspricht, wie dies in üblichen Vorrichtungen dieser Art der Fall ist, kann die Induktionsheizkammer 16 in ihrer Längsabmessung auf eine praktisch ein absolutes Minimum angebende Abmessung verkleinert werden, wodurch die Gesamthöhe der Zonenschmelzvorrichtung stark verringert wird, während gleichzeitig eine stationäre Stellung für die Hochfrequenz-Induktionsheizspule beibehalten wird. Die Grenzbedingungen für die Längsabmessung der Induktionsheizkammer 16 bestehen in den Raumerfordernissen für die Unterbringung der Hochfrequenzspule 71 und der

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innerhalb der Induktionsheizkammer unterzubringenden zugehörigen Einrichtungen, dem von dem Fenster 20 gegebenen Sichtraum für die Bedienungsperson und der Wärmeeinwirkung auf die Faltenbälge 36 und 71 über und unter der Kammer 16. Damit die Faltenbälge den beträchtlichen Temperaturen widerstehen, welche in der Zonenschmelzvorrichtung erzeugt werden, sind sie vorzugsweise aus Metall. Wenngleich die Faltenbälge aus Metall sind, sind sie notwendigerweise aus einem Dünnblech, um die erforderliche Flexibilität zu gewährleisten. Daher besteht für den unteren Faltenbalg 51 eine Beschädigungsgefahr durch geschmolzenes Halbleitermaterial, welches möglicherweise aus der Schmelzzone heruntertropft. Ein zusätzlicher Schutz der Vorrichtung gegen die beträchtlichen Temperaturen kann vorgesehen werden durch Wasserkühlung der Wand 19 der Induktionsheizkammer 16.

Es wird nun auf Fig, 5 Bezug genommen aus welcher eine abgewandelte Ausführungsform der Grunderfindung ersichtlich ist, damit der Schutz für den unteren Faltenbalg 51 gewährleistet ist. Hierzu sind innerhalb des Faltenbalges 51 eine Mehrzahl von Teleskop-Stahlzylindern 81, 82, 83 und 84 koaxial angeordnet. Diese Stahlzylinder passen lose ineinander und sind mit zueinander passenden, einwärts und auswärts gerichteten Flanschen versehen. Der größte Zylinder 81 ist gemeinsam mit dem Faltenbalg 51 mit seinem oberen

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Ende an die Faltenbalg-Fahrplatte 48 angeschlossen. Die Zylinder 82, 83 und 84 haben fortschreitend geringere Durchmesser, wobei der kleinste Zylinder 84 mit seinem unteren Ende rings der Basis des Keimkristallhalters 44 an die Innenfläche des Stütztopfes 42 angeschlossen ist. Ersichtlich fällt daher jedes geschmolzene Halbleitermaterial, welches aus der Schmelzzone herabtropft, harmlos in die Teleskop-Stahlzylinder 81, 82, 83 und 84, welche so einen vollständigen Schutz für die Innenseite des Faltenbalges 51 erzielen lassen. Wenngleich vier Stahlzylinder gezeigt sind, wird die Anzahl der Teleskopzylinder im Anwendungsfall von den Abmessungen des Faltenbalgs 51 in seinem zusammengeschobenen Zustand und seinem geöffneten Zustand bestimmt. Mit anderen Worten sind die Zylinder 81, 82, 83 und 84, wenn der Faltenbalg 51 voll zusammengeschoben ist wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, vollständig ineinandergeschoben, und wenn der Faltenbalg 51 voll auseinandergezogen ist, wie aus den Fig. 2 und 5 ersichtlich, sind die Zylinder 81, 82, 83 und 84 voll auseinandergefahren.

Die magnetischen Flüssigkeitsdichtungen, die in die Faltenbalgvorrichtung aus den Fig. 1 bis 5 einbezogen sind, umfassen eine Einrichtung zur Erzeugung einer Anzahl hochintensiver magnetischer Felder, von welchen als dynamisches Dichtungsmittel eine magnetische Flüssigkeit eingeschlossen gehalten wird. Eine bevorzugte magnetische Flüssigkeit be-

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steht aus nicht verschleißenden fenofluiden (engl. "fenofluidic") Materialien, d.i. eine kollodiale Suspension magnetischer Teilchen in einer Trägerflüssigkeit, welche selbst merklich zu der Herstellung von nicht verschleißenden, nicht leckenden, nicht unter Reibung klebenden Rotationsdichtungen beiträgt.

In den Fig. 6 und 7 sind die Grundmerkmale der Magnetflüssigkeitsdichtungen 86 als Magnetflüssigkeitskammer 88, Ringmagnet 90, Lager 92, Hülsenlager 94 und Hülsenstift 96 gezeigt, die sämtlich in dem Gehäuse 98 untergebracht sind, welches Befestigungsflansche 100 und Halteglieder 102 aufweist, die mit dem Befestigungsflansch 100 und dem nicht magnetischen Dichtungsgehäuse 104 zusammenwirken. Andere Magnetflüssigkeitsdichtungen, die in der Zeichnung nicht gezeigt sind, machen von einem magnetischen Kreis Gebrauch, welcher von der Welle oder einer Wellenhülse vervollständigt wird. Halteringe sind geeignet, wenn sie in der Welle oder diese umgebenden Blöcken ausgearbeitet sind, so daß sie die magnetische Flüssigkeit halten, welche sich auf das magnetische Feld zwischen den sich drehenden Flächen und den stillstehenden Flächen konzentriert.

Da die Erfindung für die Vakuumbehandlung, bei welcher eine Behandlungskammer evakuiert wird, wie auch bei Gasschmelzbehandlungen verwendet werden kann, bei welchen die Be-

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handlungskairaner mit einem Inertgas gefüllt wird, soll der hier verwendete Begriff "gasdicht" sowohl die Gasdichtigkeit als auch die Vakuumdichtigkeit umfassen. Eine gasdichte Dichtung oder ein gasdichter Faltenbalg ist daher sowohl gasdicht als auch vakuumdicht.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Zonenschmelzen von polykristallinen

Halbleiterstäben zur Herstellung von monokristallinen Halbleiterstäben, mit einer Hochfrequenz-Induktionsheizspule, einem das eine Ende eines zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes haltenden Stabhalter und einem ein Keimkristall aus dem Halbleitermaterial haltenden Keimkristallhalter, wobei die Halter über und unter der Heizspule vertikal aufeinander ausgerichtet sind, einer Einrichtung zum Bewegen des Stabhalters relativ zu der Hochfrequenz-Induktionsheizspule, um das freie Ende des polykristallinen Halbleiterstabes für das Schmelzen des freien Endes in den Bereich der Hochfrequenz-Induktionsheizspule zu bringen, und einer Einrichtung zum Bewegen des Keimkristallhalters relativ zu der Hochfrequenz-Induktionsheizspule, so daß der Keimkristall das geschmolzene freie Ende des polykristallinen Stabes berührt und mit dem freien Ende verschmilzt, wonach der Stabhalter und der Keimkristallhalter in derselben Richtung relativ zu der Hochfrequenz-Induktionsheizspule bewegt werden, so daß die Schmelzzone über die Stablänge hin an dem Halbleiterstab entlangwandert, gekennzeichnet durch eine Induktionsheizkammer,in welcher die Hochfrequenz-Induktionsheizspule festgelegt ist und wel-

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ehe eine von der Länge des zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes unabhängige Längsabmessung hat, einem ersten gasdichten Faltenbalg, welcher den Stabhalter umgibt und welcher mit seinem einen Ende an der Induktionsheizkammer und mit seinem aneren Ende an der Basis des Stabhalters befestigt ist, welche eine gasdichte Magnetflüssigkeitsdichtung für den Stab zwischen der Kammer und dem Drehantrieb des Stabes aufweist, wobei der Faltenbalg sich mit der Relativbewegung zwischen dem Stabhalter und der Hochfrequenz-Induktionsheizspule ausdehnt und zusammenzieht, und einen zweiten gasdichten Faltenbalg, welcher den Keimkristallhalter umgibt und mit seinem einen Ende an der Induktionsheizkammer und mit seinem anderen Ende an der Basis des Keimkristallhalters befestigt ist, welche eine gasdichte Magnetflüssigkeitsdichtung für den Keimkristallhalter zwischen der Kammer und dem Drehantrieb des Keimkristallhalters aufweist, wobei der zweite Faltenbalg sich mit der Relativbewegung zwischen dem Keimkristallhalter und der Hochfrequenz-Induktionsheizspule ausdehnt und zusammenzieht.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Teleskop-Metallzylindern, welche den Keimkristallhalter innerhalb des zugehörigen zweiten gasdichten Faltenbalges umgeben und von denen der größte Teleskop-Metallzylinder zusammen mit dem zweiten Falten-

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balg an der Induktionsheizkammer, und der kleinste der Teleskop-Stahlzylinder an der Basis des Keimkristallhalters befestigt sind, wobei die Teleskop-Metallzylinder als Schutz des zweiten Faltenbalges gegen geschmolzenes Halbleitermaterial zu allen Zeiten dienen, in welchen das Zonenschmelzen stattfindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden gasdichten Faltenbälge mit ihrem einen Ende jeweils lösbar an der Induktionsheizkammer befestigt sind, so daß die Anbringung eines zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes an dem Stabhalter, die Anbringung eines Keimkristalls in dem Keimkristallhalter und das Abnehmen eines behandelten monokristallinen Stabes von dem Keimkristallhalter erleichtert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennnzeichnet, daß an dem einen Ende des ersten gasdichten Faltenbalges eine erste Einrichtung zum Zusammenschieben des Faltenbalges angeschlossen ist, durch welche bei von der Hochfrequenz-Induktionsheizspule weggerücktem Stabhalter die Anbringung eines zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes an dem Stabhalter zugelassen ist, wonach diese erste Einrichtung diesen Faltenbalg ausdehnt, so daß das eine Faltenbalgende abdichtend an der Induktionsheizkammer befestigbar ist, und daß an dem einen Ende

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des zweiten gasdichten Faltenbalgs eine zweite Einrichtung angebracht ist zum Zusammenschieben des Faltenbalges bei von der Hochfrequenz-Induktionsheizspule weggerücktem Keimkristallhalter, so daß von diesem ein behandelter monokristalliner Halbleiterstab abnehmbar und ein Halbleiter-Keimkristall in dem Keimkristallhalter befestigbar sind, wonach die zweite Einrichtung den zweiten Faltenbalg ausdehnt, so daß das eine Ende dieses Faltenbalgs abdichtend an der Induktionsheizkammer befestigbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsheizkammer stationär angeordnet ist und eine Einrichtung zum Evakuieren der Kammer und der beiden Faltenbälge umfaßt, nachdem die beiden Faltenbälge an der Induktionsheizkammer befestigt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsheizkammer außerdem eine Einrichtung zum Füllen der Induktionsheizkammer und der beiden Faltenbälge mit einem Inertgas aufweist.

7. Vorrichtung zum Zonenschmelzen von polykristallinen Halbleiterstäben zur Herstellung von monokristallinen Halbleit.ei'st äben, mit einer Hochfrequenz-Induktionsheiz-

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spule, einem Stabhalter und einem Keimkristallhalter, die vertikal aufeinander ausgerichtet oberhalb und unterhalb der Heizspule angeordnet sind, wobei an dem Stabhalter das eine Ende eines zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes gehalten werden kann und an dem Keimkristallhalter ein Keimkristall aus dem Halbleitermaterial gehalten werden kann, einer Einrichtung zum Bewegen des Stabhalters relativ zu der Hochfrequenz-Induktionsheizspule, so daß das freie Ende des polykristallinen Halbleiterstabes in den Bereich der Hochfrequenz-Induktionsheizspule für das Schmelzen des freien Endes bringbar ist, und einer Einrichtung zum Bewegen des Keimkristallhalters relativ zu der Hochfrequenz-Induktionsheizspule, so daß der Keimkristall das geschmolzene freie Ende des polykristallinen Stabes berührt und damit verschmilzt, wonach der Stabhalter und der Keimkristallhalter in der gleichen Richtung relativ zu der Hochfrequenz-Induktionsheizspule bewegt werden, so daß die Schmelzzone den Halbleiterstab entlang wandert, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenz-Induktionsheizspule fest in einer stationären Induktionsheizkammer angeordnet ist, deren Längsausdehnung unabhängig von der Länge des zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes ist, daß der Stabhalter von einem ersten Faltenbalg umgeben ist, dessen eines Ende lösbar an der Induktionsheizkairaner befestigt ist, so daß die Anbringung

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eines zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes an dem Halter erleichtert ist, wobei das andere Ende des Faltenbalgs an der Basis des Stabhalters angebracht ist, welche eine gasdichte Magnetflüssigkeitsdichtung für den Stab zwischen der Kanuner und dem Drehantrieb des Stabes aufweist, wobei sich der Faltenbalg mit der Relativbewegung des Stabhalters zu der Hochfrequenz-Induktionsheizspule ausdehnt und zusammenzieht, daß der Keimkristallhalter von einem zweiten gasdichten Faltenbalg umgeben ist, dessen eines Ende lösbar an der Induktionsheizkammer befestigt ist, so daß die Anbringung eines Keimkristalls in dem Keimkristallhalter und das Herausnehmen eines behandelten monokristallinen Stabes aus dem Keimkristallhalter begünstigt sind, wobei das andere Ende des zweiten Faltenbalges an der Basis des Keimkristallhalters befestigt ist, die eine gasdichte Magnetflüssigkeitsdichtung für den Keimkristallhalter zwischen der Kammer und dem Drehantrieb des Keimkristallhalters aufweist, wobei der Faltenbalg sich mit der Relativbewegung des Keimkristallhalters zu der Induktionsheizspule ausdehnt und zusammenzieht, daß der Keimkristallhalter innerhalb des zugeordneten zweiten Faltenbalges von einer Mehrzahl von Teleskop-Metallzylindern umgeben ist, von denen der qrößbe Metallzylinder gemeinsam mit dem zweiten Faltenbalg an der InduktionsheLzkammer befestigt int und der kleinste der Teleskop-Stahlzy L inder an der Banis

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des Keimkristallhalters befestigt ist, wobei die Teleskop-Metallzylinder als Schutz des zweiten Faltenbalges vor geschmolzenem Halbleitermaterial in den Zeiten, in welchen ein Zonenschmelzen stattfindet, dienen, daß an dem einen Ende des ersten gasdichten Faltenbalgs eine diesen bei von der Hochfrequenz-Induktionsheizspule weggerücktem Stabhalter für das Anbringen eines zu behandelnden polykristallinen Halbleiterstabes an dem Stabhalter zusammenschiebende und den Faltenbalg danach für die abdichtende Befestigung des einen Faltenbalgsendes an der Induktionsheizkammer ausdehnende Einrichtung befestigt ist, daß an dem einen Ende des zweiten gasdichten Faltenbalgs eine diesen bei von der Hochfrequenz-Induktionsheizspule weggerücktem Keimkristallhalter für das Abnehmen eines behandelten monokristallinen Halbleiterstabes von dem Keimkristallhalter und die Anbringung eines Halbleiter-Keimkristalls in dem Keimkristallhalter zusammenschiebende und den Faltenbalg danach für die abdichtende Befestigung des einen Faltenbalgendes an der Induktionsheizkammer ausdehnende Einrichtung befestigt ist, und daß die Induktionsheizkammer eine Einrichtung zum Evakuieren der Kammer und der beiden Faltenbälge nach deren Befestigung an der Induktionsheizkammer sowie eine Einrichtung zum Füllen der Induktionsheizkammer und des ersten und zweiten Faltenbalges mit einem Inertgas aufweist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktionsheiζkammer eine wassergekühlte Wand aufweist.

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